專(zhuān)利名稱：一種復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料在面內(nèi)具有高比強(qiáng)度和比模量，已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造。但復(fù)合材料的層間性能較低，是容易出現(xiàn)損傷的部位。因此必須測(cè)定其層間強(qiáng)度性能，用于進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)強(qiáng)度評(píng)估。目前測(cè)量復(fù)合材料層間性能的方法有短梁剪切測(cè)試方法和雙缺口試件壓縮測(cè)試方法。 短梁剪切測(cè)試方法較簡(jiǎn)單，但短梁剪切測(cè)試數(shù)據(jù)是各層的平均性能，不能得到指定層間的性能；對(duì)于厚度較大的復(fù)合材料，該方法容易出現(xiàn)層間和層內(nèi)混合破壞模式，難以得到準(zhǔn)確的層間性能。雙缺口試件壓縮測(cè)試方法的試件加工精度要求極高，由于雙缺口前緣在實(shí)際中不可能同時(shí)在同一層間平面，所以測(cè)試數(shù)據(jù)是多個(gè)層間的最弱層間性能，而且容易出現(xiàn)層間剪切和拉壓混合破壞模式，難以準(zhǔn)確得到被指定層間的層間剪切性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能準(zhǔn)確測(cè)試指定層間性能的復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括如下兩個(gè)步驟(I)制備試件試件為一中間帶凸臺(tái)的塊狀體，先進(jìn)行連續(xù)鋪層，鋪設(shè)凸臺(tái)底座；當(dāng)鋪設(shè)到指定被測(cè)界面時(shí)，凸臺(tái)部分繼續(xù)按復(fù)合材料層壓板實(shí)際鋪層設(shè)計(jì)進(jìn)行鋪層鋪設(shè)，凸臺(tái)兩旁凸肩處先鋪設(shè)一層脫模用薄膜，然后在脫模用薄膜上連續(xù)鋪設(shè)90度鋪層，90度鋪層與凸臺(tái)部分鋪層平行拼接，直至試件鋪層鋪設(shè)完畢；將鋪設(shè)完成的塊狀體成型，成型后，將凸臺(tái)兩側(cè)脫模薄膜以及以上90度連續(xù)鋪層部分沿薄膜和拼接界面剝離，形成凸臺(tái)型試件。(2)制備測(cè)試裝置試驗(yàn)裝置包含兩個(gè)L形壓塊，兩個(gè)L形壓塊的長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)平面為接觸面，兩個(gè)L形壓塊反對(duì)稱布置，兩個(gè)L形壓塊的接觸面相互接觸，其中一個(gè)L形壓塊在接觸面上有一個(gè)凹槽，試件的凸臺(tái)卡在凹槽內(nèi)，凸臺(tái)型試件凸臺(tái)兩側(cè)的凸肩與L形壓塊接觸面接觸，不帶凹槽的L形壓塊的L長(zhǎng)邊的端面與凸臺(tái)型試件的凸肩的端面接觸，外載荷加在兩個(gè)L形壓塊的短邊外側(cè)平面，載荷軸線在試件的被測(cè)平面內(nèi)。所述的試件的平面投影形狀為矩形，凸臺(tái)的平面投影形狀也為矩形，兩個(gè)矩形的四邊相互平行，凸臺(tái)位于底座的中間部位。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明是一種新型的復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法，目前尚無(wú)類(lèi)似測(cè)試方法；
本發(fā)明在制備試件步驟中利用常用的復(fù)合材料層壓板鋪層拼接鋪設(shè)技術(shù)，操作方便且精度高，在復(fù)合材料層壓板制造完成時(shí)即完成試件的制造，減少了試件精加工環(huán)節(jié)，成本可降低70%以上；本發(fā)明所設(shè)計(jì)的復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法，通過(guò)試驗(yàn)件中部凸臺(tái)和測(cè)試裝置中的凹槽配合使用，能保證試件在被指定的測(cè)試層間發(fā)生破壞；本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)L形長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)接觸面來(lái)確定施加載荷的位置，可以確保對(duì)試驗(yàn)件的指定被測(cè)層間施加純剪切載荷，避免現(xiàn)有測(cè)試方法中由于施加的載荷與被測(cè)試層不在同一平面時(shí)產(chǎn)生的附加力矩，精確地測(cè)試復(fù)合材料層間剪切性能；本發(fā)明適合各種厚度的復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)。


圖I是本發(fā)明試件制造鋪層鋪設(shè)示意圖；
圖2是本發(fā)明測(cè)試裝置L形壓塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明測(cè)試裝置另一個(gè)L形壓塊結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明試件與測(cè)試裝置裝配示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)構(gòu)附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。測(cè)試方法包括如下兩個(gè)步驟(I)制備試件試件I為一中間帶凸臺(tái)2的塊狀體，先進(jìn)行連續(xù)鋪層，鋪設(shè)凸臺(tái)底座3，當(dāng)鋪設(shè)到指定被測(cè)界面4時(shí)，凸臺(tái)2按復(fù)合材料層壓板實(shí)際鋪層設(shè)計(jì)進(jìn)行鋪層鋪設(shè)，而凸臺(tái)2兩旁凸肩5處，先鋪設(shè)一層脫模用薄膜6，然后在脫模用薄膜6上連續(xù)鋪設(shè)90度鋪層7，90度鋪層7與凸臺(tái)2部分鋪層平行拼接，直至鋪層鋪設(shè)完畢；將鋪設(shè)完成的塊狀體成型，成型后，將凸臺(tái)2兩側(cè)脫模用薄膜6以及以上90度連續(xù)鋪層部分沿脫模用薄膜6和拼接界面8剝離，形成凸臺(tái)型試件I ;(2)制備測(cè)試裝置試驗(yàn)裝置包含兩個(gè)L形壓塊(壓塊9及壓塊10)，兩個(gè)L形壓塊的長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)平面為接觸面，兩個(gè)L形壓塊反對(duì)稱布置，兩個(gè)L形壓塊的接觸面相互接觸，其中一個(gè)L形壓塊9在接觸面上有一個(gè)凹槽11，試件I的凸臺(tái)卡在凹槽11內(nèi)，凸臺(tái)型試件凸臺(tái)2兩側(cè)的凸肩5與L形壓塊9接觸面接觸，不帶凹槽的L形壓塊10的L長(zhǎng)邊的端面12與凸臺(tái)型試件I的凸肩5的端面13接觸，外載荷14加載在L形壓塊9的短邊外側(cè)平面14和L形壓塊10的短邊外側(cè)平面15，載荷軸線在試件的被測(cè)平面4內(nèi)。兩個(gè)壓塊在壓縮載荷作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使凸臺(tái)2與底座3間指定被測(cè)試界面4剪切破壞，最大載荷14即為該界面承載能力。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法，測(cè)試方法包括如下兩個(gè)步驟 (1)制備試件 試件為一中間帶凸臺(tái)的塊狀體，先進(jìn)行連續(xù)鋪層，鋪設(shè)凸臺(tái)底座；當(dāng)鋪設(shè)到指定被測(cè)界面時(shí)，凸臺(tái)部分繼續(xù)按復(fù)合材料層壓板實(shí)際鋪層設(shè)計(jì)進(jìn)行鋪層鋪設(shè)，凸臺(tái)兩旁凸肩處先鋪設(shè)一層脫模用薄膜，然后在脫模用薄膜上連續(xù)鋪設(shè)90度鋪層，90度鋪層與凸臺(tái)部分鋪層平行拼接，直至試件鋪層鋪設(shè)完畢；將鋪設(shè)完成的塊狀體成型，成型后，將凸臺(tái)兩側(cè)脫模薄膜以及以上90度連續(xù)鋪層部分沿薄膜和拼接界面剝離，形成凸臺(tái)型試件。
(2)制備測(cè)試裝置 試驗(yàn)裝置包含兩個(gè)L形壓塊，兩個(gè)L形壓塊的長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)平面為接觸面，兩個(gè)L形壓塊反對(duì)稱布置，兩個(gè)L形壓塊的接觸面相互接觸，其中一個(gè)L形壓塊在接觸面上有一個(gè)凹槽，試件的凸臺(tái)卡在凹槽內(nèi)，凸臺(tái)型試件的凸臺(tái)兩側(cè)凸肩與L形壓塊接觸面接觸，不帶凹槽的L形壓塊的L長(zhǎng)邊的端面與凸臺(tái)型試件的凸肩的端面接觸，外載荷加在兩個(gè)L壓塊的短邊外側(cè)平面，載荷軸線在試件的被測(cè)平面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法，其特征是，所述試件的平面投影形狀為矩形，凸臺(tái)的平面投影形狀也為矩形，兩個(gè)矩形的四邊相互平行，凸臺(tái)位于底座的中間部位。
全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料層間剪切性能測(cè)試方法。測(cè)試方法包括制備試件和制備測(cè)試裝置兩個(gè)步驟，本發(fā)明在制備試件步驟中利用常用的復(fù)合材料層壓板鋪層拼接鋪設(shè)技術(shù)，操作方便且精度高，在復(fù)合材料層壓板制造完成時(shí)即完成試件的制造，減少了試件精加工環(huán)節(jié)，成本可降低70%以上。層間剪切測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單，能保證試件在指定被測(cè)試層間發(fā)生破壞，保證被測(cè)試層間產(chǎn)生純剪切破壞，精確地測(cè)試復(fù)合材料層間剪切性能，適合各種厚度的復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G01N3/24GK102680330SQ20121014625
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者劉紅霞, 張兆斌, 熊偉, 王斌團(tuán) 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所